Как появляется торнадо

Торнадо

Торнадо (исп. tornado — «смерч») представляет собой вращающийся с огромной скоростью столб воздуха. Торнадо опускается к поверхности земли из облаков. А возникает смерч, когда на большой высоте влажные и теплые ветры, дующие в одном направлении, сталкиваются с прохладными, сухими ветрами, которые дуют в обратном направлении.

Верные признаки приближения торнадо — заволакивающие небо темные свинцовые тучи, град и нарастающий гул, похожий на звук приближающегося поезда. В какой-то момент из грозовой тучи к земле опускается вращающаяся воронка-«хобот», состоящая из воздуха и водяного пара. Навстречу ей с земли взметается пылевой вихрь, и они сливаются. Возникший вращающийся воздушный столб со скоростью 50-100 км / ч несется над сушей с жутким ревом, втягивая и сметая все, что попадается на пути.

Непредсказуемый убийца

В отличие от достоверно определяемого направления движения урагана, путь смерча практически непредсказуем. Поэтому в США оповещение за 10 минут до появления торнадо считается серьезным достижением и позволяет избежать многих жертв.

Мощь торнадо колоссальна. Он переворачивает тяжелые грузовики, срывает и коверкает железнодорожные мосты, подхватывает в воздух и швыряет на землю 10-тонные самолеты. Он также может втянуть в себя целое озеро со всей его живностью и унести его на многие километры.

Не меньшую опасность представляют собой и расшвыриваемые смерчем в разные стороны камни, доски, прутья, куски кровли и прочие предметы. Очевидцы свидетельствуют: нередко мелкая галька, разогнанная смерчем, проходит сквозь стекло, оставив лишь пробоину, как от пули. А фасолина похожим образом, не разрушив скорлупу, пронзает яйцо. Документально зафиксированы факты, когда соломинки, словно иглы, впивались в деревья, пробивая их кору, а доски прошивали насквозь деревянные дома. Описаны случаи, когда куры, оказавшиеся в зоне досягаемости торнадо, в одно мгновение теряли свое оперение, ощипанные безжалостным вихрем.

Жуткие разрушения порождает вызываемый торнадо мгновенный скачок атмосферного давления, за считанные секунды падающего и вновь подскакивающего на десятки гектопаскалей. Запертые дома с закрытыми окнами буквально взрываются, попав в смерч.

Наблюдать бушующий торнадо страшно даже издалека. Внутри воронки сверкают молнии, возникает свечение неясной природы, а временами светится даже вся нижняя граница «материнского» облака, из которого вырастает воронка. Торнадо, ко всему прочему, является еще и источником электромагнитных полей крайне высокой напряженности, а временами — источником шаровых молний.

Только цифры

Как правило, если смерч рождается над водой, то поперечный диаметр воронки внизу составляет около 20-30 м. Наземный торнадо достигает в нижней части диаметра 200-400 м, а иногда и 1,5-3 км. Воздух внутри воронки, вращаясь с большой скоростью, поднимается вверх, создавая область сильно пониженного давления. Эта особенность усугубляет разрушения и очень затрудняет исследование параметров явления. Смерч попросту уничтожает всю аппаратуру, установленную на его пути.

Косвенные оценки говорят о следующем: скорость вращения самого «тихого» вихря превышает 20 м/с, достигая в самых серьезных случаях, по оценкам исследователей, 1300 км/ч. Но и это еще не все! Внутри смерча, как правило, образуются более мелкие турбулентные вихри, скорость вращения которых превышает даже скорость звука (331 м/с) и может достигать, по оценкам ученых, 360 м/с.

Эти гиперзвуковые вихри крайне жестоки и беспощадны. Они могут разрывать на куски людей, сдирать шкуры с животных и вызывать серьезные разрушения. Ученые подсчитали, что суммарная энергия обычного торнадо двухкилометрового диаметра при скорости вращения 60-70 м/с эквивалентна мощности атомной бомбы, взорванной в Нью-Мексико 16 июля 1945 г.

Смерч перемещается вместе с «материнским» облаком со скоростью, в большинстве случаев находящейся в пределах 20-70 км/ч. Однако временами она может достигать даже 210 км/ч!

Механизм образования торнадо

Смерчи во многом имеют общую природу с циклонами, их называют еще мезомасштабными (от греч. mezo — «промежуточный») циклонами.

По разным причинам на суше или в воде возникает относительно небольшая область пониженного давления. В эту зону устремляются направленные по радиусу к центру воздушные потоки из окружающей среды.

Если в этот момент ветер дует параллельно поверхности земли, каждая создающая такие потоки частица воздуха обретает горизонтальную составляющую движения, вызванную действующей на нее силой ветра. Таким образом, складываясь между собой, эти траектории дают результирующее вращательное движение частиц. Скорость этого движения растет по мере их приближения к центральной части вертикального потока воздуха. Увеличение скорости вращения вызывает возникающая сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения Земли). Она же закручивает поднимающийся вверх теплый воздушный поток, формируя самоподдерживающийся вихрь.

Классификация смерчей

Составной — состоит из двух и более смерчей, образующихся вокруг основного центрального. Мощность таких торнадо бывает разной, и, как правило, она очень велика.

Бичеподобный смерч — наиболее распространенный тип торнадо с тонкой, гладкой, временами довольно извилистой воронкой малого диаметра.

Расплывчатый — напоминает вращающееся с очень высокой скоростью, опустившееся на землю лохматое облако, часто почти черного цвета. Диаметр такого торнадо превышает 0,5 км и временами сопоставим с его высотой. Это самый опасный смерч, нередко составной.

Огненный — возникает как результат извержения вулкана или сильного пожара, когда разрозненные очаги сливаются в один обширный костер, воздух над которым раскаляется и поднимается вверх. В этот процесс затягиваются холодные массы с периферии горения. Прибывающий воздух еще больше раздувает пламя, образуя центростремительные устойчивые потоки, вырастающие до пятикилометровой высоты. Вращение раскалившегося до 500-800 °С воздуха достигает ураганных скоростей. Все, что мгновенно не сгорает, плавится в гигантской топке.

Водяной — это воздушно-водяной вихрь небольшого диаметра, возникающий преимущественно в тропических широтах. Он имеет весьма непродолжительное время жизни (10-30 минут), небольшую скорость вращения и передвижения.

Смерч-вихрь — вертикальный вихрь, который, в отличие от торнадо, развивается снизу вверх. Если облако над ним и появляется, то лишь вследствие образования самого вихря.

Вихри в океане — вихреподобные движения океанских вод образуются столкнувшимися течениями. Ярко-зеленый фитопланктон дает возможность наблюдать их с достаточной высоты.

Пыльный (песчаный) вихрь (англ. dust devil) — не связанный с облаками кратковременный вихрь, существующий не более 1-2 минут. Он возникает днем в жаркую, малооблачную погоду у поверхности сильно прогретой солнцем земли. Как правило, он вертикален, имеет 10-40 м в высоту и диаметр 1-5 м.

Но даже такому «малышу» под силу сорвать с земли камешки, песок, мелкие предметы и утащить их на сотни метров.

Известны также снежные, пепловые и невидимые воздушные вихри. Снежные вихри можно увидеть в северных регионах, они достигают подчас 60-метрового роста.

К слову, довольно часто термин «торнадо» относят к наземным вихрям, а «смерч» — к образовавшимся над водой. Но, в принципе, это синонимы.

Торнадо в Гамбурге 1943 г.

Источник

Смерч (торнадо)

Смерчи и торнадо – это опаснейшие природные явления. Они представляют собой атмосферные вихри, которые образуются в облаках и устремляются вниз к поверхности земли.

Что такое смерч

Под смерчем понимают атмосферный вихрь, который появляется в облаке и распространяется вниз в форме рукава или хобота. Его диаметр может достигать внушительных размеров – до 100 м.

Смерч берется из облака, и это считается его основной характеристикой. По этому признаку он отличается от аналогичных природных явлений – ураганов или песчаных вихрей.

Как правило, строение смерча имеет определенные особенности. Его воронка в нижнем сечении достигает 300-400 м. Если он образуется над морем, размер не превышает 20-30 м. Над сушей воронка достигает буквально 1,5-3 м.

Смерч или торнадо считаются синонимами, которые обозначают одно природное явление. Вихри преимущественно могут происходить в Северной Америке. Испанцы, которые попали на материк при открытии Нового света, стали называть это явление «торнадо». Оно переводится как «вращающийся». Термин отражает поведение воронки.

Иногда отмечается и разница между смерчами и торнадо. Так, первый термин используют для обозначения вихря на воде, а вторым – называют столб, который закрутился на суше. Однако это в большей степени связано с особенностями употребления понятий. По сути, они используются для обозначения одного стихийного бедствия – сильнейшего разрушительного вихря.

Как образуется смерч

Точные причины образования смерчей неизвестны. Однако можно выделить один самый частый фактор. На определенными частями Земли присутствует своего рода купол, который включает холодный сухой воздух. При соприкосновении с ним теплого воздуха повышенной влажности начинается процесс взаимодействия. Это провоцирует формирования воронки, которая трансформируется в мощнейший смерч.

Его движение будет продолжаться, пока холодный или теплый воздух подпитывает столб. Когда этот процесс закончится, торнадо потеряет свою энергию. Одни вихри присутствуют несколько часов, другие – длятся пару минут.

Одна из разновидностей явления – песчаное торнадо

Возникновение торнадо проходит несколько этапов:

Где чаще всего возникают смерчи

Самые разрушительные вихри возникают в США. Они могут появляться в центральных районах, которые относятся к так называемой аллее торнадо. В нее входят штаты Канзас, Миссури, Оклахома. Также к аллее относятся Айова, Южная Дакота, Айова, Техас. Иногда в эту группу включают восточные зоны Колорадо.
Причиной появления страшных вихрей в этих областях считается то, что они занимают большую площадь и располагаются между Скалистыми горами и Аппалачи. Обе системы вытянуты по меридиане. По широте они не имеют защиты.

Потому на такой большой территории часто скапливается холодный воздух, поступающий с севера Скалистых гор или с территории Канады. Также там может локализоваться теплый влажный воздух, который направляется с Мексиканского залива. При столкновении контрастных масс развивается выраженная кучевая облачность.

Летом сильный смерч может появляться из-за устремления теплых воздушных масс на север и возникновения западных ветров со стороны Скалистых гор. Они несут сухой и холодный воздух. При столкновении таких масс развивается выраженная грозовая облачность и зарождается торнадо.

В последнее время смерчи появляются в неожиданных местах. В основном они наблюдаются в умеренных широтах между 60 и 45 параллелями в Европе и в США. Именно там ученые зафиксировали наиболее известные случаи вихрей. Весной и летом наблюдаются самые большие смерчи. Интересным фактом является то, что они преимущественно возникают днем.

Существуют разные виды смерчей, каждый из которых имеет определенные особенности. Итак, классификация включает следующие разновидности торнадо:

Последствия стихии

Основные поражающие факторы смерчей включают следующее:

Меры безопасности при смерче

Чтобы выжить при торнадо, рекомендуется соблюдать простые правила поведения. По возможности стоит укрыться в наиболее прочном здании. Лучшей защитой станет железобетонная постройка со стальным каркасом. Также спастись от торнадо удастся в подземном убежище или пещере. Если спуститься вниз не представляется возможным, зоной безопасности станет ванная или другая небольшая комната. Важно расположиться подальше от окон и дверей.

Чтобы колебания атмосферного давления не привели к разрушению дома, нужно совершить несложные действия. Со стороны вихря окна и двери требуется закрыть, а с противоположной – открыть и закрепить их. Также важно отключить электроприборы и перекрыть газ.

Специалисты категорически не советуют пытаться прятаться в машине. Сильный смерч может поднять автомобиль в воздух, а затем бросить вниз с большой высоты. Если вихрь застал человека на открытом месте, важно максимально быстро покинуть его. При этом рекомендуется перемещаться перпендикулярно по отношению к движению столба. Если уйти некуда, необходимо отыскать углубление и хорошо прижаться к поверхности земли. Это уменьшит риск поражения тяжелыми объектами.

Смерч представляет собой опасное природное явление, которое может приводить к сильным разрушениям и гибели людей. Потому так важно соблюдать основные правила безопасности в областях, в которых встречается это стихийное бедствие.

Источник

Смерч (торнадо)

Смерч – это ужасающее, необычное, поражающее воображение природное явление, обладающее невероятной разрушительной силой. Огромная воздушная воронка легко поднимает людей, автомобили, вырывает деревья, разрушает постройки до основания. По действию стихия похожа на ураган, но последствия ее разгула гораздо серьезнее.

Что представляет собой явление?

Смерч или торнадо – возникающий в грозовых облаках атмосферный вихрь, протягивающийся до земной поверхности. Воздушная масса вращается с невероятной скоростью, формируя воронку. От облака внутренние потоки воронки вытягиваются к земле, а наружные – поднимаются. В результате образуется область, где воздух разрежен.

Попадающие в эту область объекты, имеющие достаточный уровень давления внутри себя, обычно под воздействием разности давлений взрываются. Под такими объектами в данном контексте подразумеваются, прежде всего, закрытые постройки.

Описываемое явление природы имеет следующие характеристики:

Атмосферный вихрь, находящийся перед Солнцем, выглядит темнее, а если Солнце за спиной очевидца, то светлее. Когда воздух насыщен влагой, торнадо лучше виден. Опаснейшим считается вихрь, возникший при низкой влажности воздуха и почвы, поскольку он может быть совершенно прозрачным и незаметным. Его замечают, только когда в воздушный поток попадают предметы. Также опасен смерч, что появляется при пылевой буре или сильном дожде: своевременно заметить его сложно.

Из-за глобальных климатических изменений торнадо стали фиксировать в регионах, для которых это явление раньше не было характерно. Если смотреть по широтам, то наиболее часто смерчи отмечаются в полосе между 45 и 60°, но на Североамериканском континенте зона появления простирается до 30°. США страдают от природной стихии чаще всего, каждый год в стране фиксируют около 800 вихрей. Поэтому во многих штатах частные дома оборудованы подземными укрытиями. В 1965 году метеорологические службы США зафиксировали в шести штатах 37 одновременно возникших торнадо.

В весенние и летние месяцы, когда показатели температуры воздуха стабильно высокие, смерчи появляются в несколько раз чаще, чем в холодное время года. Наиболее активны воздушные вихри в мае и июне. Появляются они исключительно в грозу в дневное и вечернее время. Ночью смерчи отмечаются редко.

Ниже приводятся интересные факты о торнадо:

Как образуется смерч или торнадо?

Ученые неплохо осведомлены, что такое торнадо, исследования активно ведутся не одно десятилетие. Но, несмотря на то, что строение смерча хорошо изучено, раскрыть точные причины образования смерчей пока не удается. Точно можно сказать только то, что зловещая воронка – один из вариантов движения воздуха.

Грозовое облако, откуда берется воронка, находится на высоте 3 – 4 км от земной поверхности. На этой высоте располагается ось потоков воздуха: отмечаются мощные восходящие потоки, резкие и сильные порывы ветра.

Теплая и влажная воздушная масса, формирующая облако, сталкивается с холодным потоком, образовавшимся над земной или водной поверхностью. При столкновении происходит конденсация влаги, образуются дождевые капли. Теплая воздушная масса устремляется вверх, где создает область разреженности. В эту область втягиваются и теплый воздух облака, и холодный, находящийся под облаком.

Процесс сопровождается выделением большого количества энергии, достаточной для формирования устремленной вниз воронки, втягивающей в себя все, что может оторваться от земли. Достигнув земли, вихрь не находится на одном месте, а беспрерывно движется, поглощая холодный приземный воздух. Осадков обычно нет, в редких случаях выпадает мелкий дождь.

Когда поступление холодных и теплых воздушных потоков иссякает, «труба» начинает сужаться. Вскоре она отрывается от земли, растворяется в облаке, из которого вышла.

Классификация смерчей

Выделяются следующие виды смерчей:

Существует классификация торнадо по силе поражающих факторов. Выделяются следующие разновидности вихрей:

Способы защиты от смерча

К сожалению, зная, что такое смерч, специалисты пока не могут заблаговременно прогнозировать его появление. Предупреждение об опасности население получает за 10 – 15 минут до стихии. Но и этого времени бывает достаточно, чтобы выжить при торнадо.

Вариант, как спастись от смерча, всего один – уход в подземное укрытие. Торнадо – явление наземное, поэтому зона безопасности – объекты ниже уровня земли. Лучшая защита от смерча – уход в метро, подвал, подземный гараж. Если вихрь несильный, то можно укрыться в крепком кирпичном или бетонном здании.

Если на суше спасение находят в подземелье, то при появлении жуткой воронки над морем морякам остается уповать на чудо и крепость корабля.

Правила поведения во время стихии следующие:

Сильнейшими и самыми разрушительными торнадо в человеческой истории считаются следующие три:

Есть и другие известные случаи ужасающей стихии. Большие разрушения и многочисленные человеческие жертвы остались после торнадо, прокатившихся в 1969 году по Бангладеш, в мае 2013 года по штату Оклахома, в июне 2015 года по долине Янцзы в Китае.

В чем отличие торнадо от смерча?

Смерчи и торнадо – одно и то же явление. Некоторые первым словом называют надводные образования, а вторым – надземные. В действительности разницы нет. Один и тот же атмосферный вихрь смерчем предпочитают называть в русскоговорящих странах, а торнадо – в США. Кстати, испанское слово «tornado» означает «вращение».

Смерч – удивительное, поражающее воображение явление. Спирально движущийся воздух становится грозной стихией, наносящей огромный ущерб. Явление пока не изучено так хорошо, чтобы метеорологи могли заблаговременно его спрогнозировать или предотвратить.

Источник

Смерчи: причины возникновения и способы прогнозирования

Смерч (синонимы — торнадо, тромб, мезо-ураган) — сильный вихрь, образующийся в жаркую погоду под хорошо развитым кучево-дождевым облаком и распространяющийся к поверхности земли или водоема в виде гигантского темного вращающегося столба или воронки.

Вихрь имеет вертикальную (или слегка наклоненную к горизонту) ось вращения, высота вихря составляет сотни метров (в ряде случаев 1-2 км), диаметр 10-30 м, время существования — от нескольких минут до часа и более.

Смерч проходит узкой полосой, так что непосредственно на метеостанции значительного усиления ветра может и не быть, но фактически внутри смерча скорость ветра достигает 20-30 м/с и более. Смерч чаще всего сопровождается ливневым дождем и грозой, иногда градом.

В центре смерча отмечается очень низкое давление, вследствие чего он засасывает в себя все, что встречается на пути, и может поднять воду, почву, отдельные предметы, постройки, перенося их иногда на значительные расстояния.

Форма смерчей может быть многообразной — колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола» и т.п., но чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и их названия: tromb- по французски труба и tornado — по испански вращающийся).

Причины образования смерчей до сих пор окончательно не выяснены. Смерчи образуются под мощными кучево-дождевыми облаками в результате взаимодействия очень сильных восходящих и нисходящих потоков, связанных с движениями в облаке.

Чаще всего он образуется следующим образом: из грозового облака по направлению к земле протягивается гигантский «черный хобот», воронкообразно расширяющийся у основания облака и сужающийся книзу. Если «хобот» достигает поверхности земли, то здесь он снова расширяется, образуя воронку, содержащую пыль, песок или почву (если смерч развивается над сушей), или воду (если смерч проходит над водной поверхностью).

В своем развитии каждый смерч проходит три стадии: образования изначальной воронки из грозового облака, вихря максимальной мощности (когда воронка касается земли) и разрушения вихря — когда воронка отрывается от земли и поднимается в материнское облако. Длительность каждой стадии непостоянна и колеблется от нескольких минут до нескольких часов.

Возможности и способы прогнозировани

Смерч — явление, которое трудно спрогнозировать. Система мониторинга смерчей базируется на системе визуальных наблюдений сетью станций и постов, что практически позволяет определить только азимут перемещения смерча.

Техническими средствами, позволяющими иногда обнаружить смерчи, являются метеорологические радиолокаторы. Однако обычный радиолокатор не в состоянии установить наличие смерча, поскольку размеры смерча слишком малы. Случаи обнаружения смерчей обычными радиолокаторами отмечались лишь на очень близком расстоянии. Большую помощь радиолокатор может оказать при слежении за смерчем.

Когда на экране радиолокатора можно выделить радиоэхо облака, связанное со смерчем, оказывается возможным за один — два часа предупредить о приближении смерча.

В оперативной работе ряда метеорологических служб используются доплеровские радиолокаторы.

Защита населения при ураганах, бурях, смерчах

По скорости распространения опасности ураганы, бури и смерчи, могут быть отнесены к чрезвычайным событиям с умеренной скоростью распространения, что позволяет осуществлять широкий комплекс предупредительных мероприятий как в период, предшествующий непосредственной угрозе возникновения, так и после их возникновения — до момента прямого воздействия.

Эти мероприятия по времени подразделяются на две группы: заблаговременные (предупредительные) мероприятия и работы; оперативные защитные мероприятия, проводимые после объявления неблагоприятного прогноза, непосредственно перед данным ураганом (бурей, смерчем).

Заблаговременные (предупредительные) мероприятия и работы осуществляются с целью предотвращения значительного ущерба задолго до начала воздействия урагана, бури и смерча и могут охватывать продолжительный отрезок времени.

К заблаговременным мероприятиям относятся: ограничение в землепользовании в районах частого прохождения ураганов, бурь и смерчей; ограничение в размещении объектов с опасными производствами; демонтаж некоторых устаревших или непрочных зданий и сооружений; укрепление производственных, жилых и иных зданий, и сооружений; проведение инженерно-технических мероприятий по снижению риска опасных производств в условиях сильного ветра, в т.ч. повышение физической стойкости хранилищ и оборудования с легковоспламеняющимися и другими опасными веществами; создание материально-технических резервов; подготовка населения и персонала спасательных служб.

К защитным мероприятиям, проводимым после получения штормового предупреждения, относят: прогнозирование пути прохождения и времени подхода к различным районам урагана (бури, смерча), а также его последствий; оперативное увеличение размеров материально-технического резерва, необходимого для ликвидации последствий урагана (бури, смерча); частичную эвакуацию населения; подготовку убежищ, подвалов и других заглубленных помещений для защиты населения; перемещение в прочные или заглубленные помещения уникального и особо ценного имущества; подготовку к восстановительным работам и мерам по жизнеобеспечению населения.

Важным направлением работы по снижению ущерба является борьба за устойчивость линий связи, сетей электроснабжения, городского и междугородного транспорта. Основным способом повышения устойчивости в этом случае является их дублирование временными и более надежными в условиях сильного ветра средствами.

Самые разрушительные смерчи и наиболее часто происходят в США. Для характеристики силы смерчей в США разработана шкала Фуджиты — Пирсона, состоящая из 7 категорий, причем нулевая (самая слабая) по силе ветра совпадает с ураганным ветром по шкале Бофорта.

Самым длительным по времени существования до сих пор считается Мэттунский смерч 1917 года — он просуществовал 7 часов 20 минут, пройдя за это время 500 км. Другим длительным и очень разрушительным смерчем было торнадо Трех Штатов, возникшее 18 марта 1925 года и прошедшее путь в 350 км по штатам Миссури, Иллинойс и Индиана за 3,5 часа, его жертвами стали 695 человек, тяжело раненных было 2027 человек, убытки составили около 40 миллионов долларов.

3 апреля 1974 года возникло более сотни смерчей, которые свирепствовали в 11 штатах США. Пострадало 24 тысячи семей, а нанесенный ущерб оценен в 70 миллионов долларов.

Смерч в городе Шатурш в Бангладеш 26 апреля 1989 года попал в книгу рекордов Гиннеса как самый трагический за всю историю человечества. Жители этого города, получив предупреждение о надвигающемся смерче, проигнорировали его. В результате погибло 1300 человек.

В России смерчи не часты. Наиболее известны московские смерчи 1904 года. Тогда 29 июня из грозового облака над окраиной Москвы спустилось несколько воронок, разрушивших большое количество зданий — как городских, так и деревенских. Смерчи сопровождались грозовыми явлениями — темнотой, громом и молниями.

Материал подготовлен на основе информации из открытых источников

Источник

Что такое смерч: определение, причины возникновения и отличия от торнадо

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Природа прекрасна во всех своих проявлениях. Но иногда их завораживающая грозная красота оборачивается для человека разрушениями и бедствиями.

Поговорим сегодня о том, что такое смерч, как он возникает, и почему смерчи «прописались» в Северной Америке, а в других местностях встречаются гораздо реже.

Смерч – это …

Для начала определимся с терминологией. Слово «смерч» имеет корни в древнерусском языке, оно произошло от слова «мерк», что означает «мрак».

Смерч – это локальное атмосферное природное явление, воздушный вихрь, образующийся при столкновении холодных и теплых воздушных масс.

Внутри смерча, как и внутри вихря торнадо, образуется аномально низкое атмосферное давление.

Разница давления снаружи и внутри образует своеобразную воронку, которая «засасывает» в себя все, что встречается на пути. Сила всасывания зависит от размеров воронки.

Это может быть небольшой смерч, который поднимает ввысь уличный мусор и пыль. А может быть вихрь, выворачивающий с корнями деревья и уносящий автомобили, животных, людей.

В России над Москвой в 1904 году пронесся смерч, который «высосал» воду из Москвы-реки, обнажив ее дно. А в 1989 году в Бангладеш смерч стал причиной гибели более 1300 человек.

Цвет смерча зависит от времени суток, от особенностей и цвета поднятого ввысь почвенного слоя.

Чем отличается от торнадо?

В научной и околонаучной литературе мнения о том, является ли слова «смерч» и «торнадо» синонимами – расходятся.

Одни авторы утверждают, что это одно и то же явление, имеющее разные названия в зависимости от региона, где возникает. Так, в Америке данное природное явление именуется торнадо (от исп. «tornar», что значит «крутить»), в Европе – тромб (от итальянского «tromba», что значит «труба»).

Теперь о другой точке зрения, которой придерживаются исследователи, разделяющие смерч и торнадо на два разных природных явления вследствие отличающихся механизмов их формирования. Итак, чем смерч отличается от торнадо:

Разновидности смерчей

Люди ведут наблюдение за смерчами на протяжении всей истории существования человечества. Классификация довольна разнообразна, они бывают:

География возникновения смерчей

Смерчи могут образовываться повсюду, где есть возможность столкновения холодных и теплых воздушных фронтов. Для формирования вихря разрушительной силы необходимо также наличие свободного пространства, где он бы мог набрать силу.

Так, в горах мощный он попросту не может образоваться, потому что вихри «натыкаются» на естественные преграды.

Поэтому смерчи различной силы и продолжительности можно встретить повсюду, кроме арктических широт. Но самые разрушительные по силе вихри формируются в Северной Америке. Это связано с особенностями ее географического расположения.

Каковы причины образования смерчей в Северной Америке? Континент вытянут с юга на север, с запада и востока омывается океанами. Холодные воздушные массы Тихого океана задерживаются на западе горным массивом. С востока беспрепятственно поступает влажный теплый воздух.

Поэтому получается этакий слоистый пирог: снизу – теплый воздух, который, как известно, поднимается вверх, а сверху – холодный, который опускается вниз после того, как перевалит горные хребты. Сталкиваясь, воздушные фронты перемешиваются, создавая нестабильность атмосферы. Это, в свою очередь, является благоприятной средой для формирования мощнейших гроз, торнадо и смерчей.

Наиболее оптимальные условия для этого – в штатах, расположенных вблизи Мексиканского залива.

В России для формирования особо сильных смерчей нет условий, хотя из всякого правила есть и исключения (вспомним про осушение Москвы-реки смерчем в 1904 году).

По данным многочисленных исследований учеными была составлена карта зон, в которых наиболее вероятно образование смерчей на территории РФ:

Защита населения от смерчей, ураганов, торнадо

Разрушительные природные явления – это ЧС (чрезвычайные ситуации). В каждой из стран, где природа диктует человеку свои порядки, существуют специальные структуры для предупреждения населения о возможных природных катаклизмах.

В России этим занимается РСЧС (Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций) и ее постоянно действующий орган – МЧС (министерство чрезвычайных ситуаций).

Мероприятия по защите населения подразделяются на два вида в зависимости от момента наступления ЧС:

Задача населения, т.е. нас с вами – выполнять рекомендации спасательных служб, помогать в трудной ситуации детям и пожилым людям.

Памятка о поведении при урагане и смерчах:

Привожу также ссылку на более подробную памятку от МЧС. Прочитайте, вдруг именно эти 3 минуты, потраченные на чтение, помогут спасти вас или ваших близких от беды.

Автор статьи: Елена Копейкина

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (2)

У нас же хотят вроде сделать обязательное страхование жилья от разного рода стихий. Вот страховщики заработают, будут страховать от возможных землетрясений, наводнений, смерчей с торнадо, где их отродясь не было. Смотрел научную передачу о торнадо, наши учёные вроде установили, что забор с сеткой рабицей, если он встретится на пути смерча или торнадо, здорово ослабляет их, так что, берите на вооружение, если живёте в частном доме.

Источник

Смерч: Неразгаданный феномен

Откуда берутся эти «воздушные убийцы» и почему обладают такой чудовищной силой? До сих мор остаются необъяснимыми самые разные феномены, сопровождающие торнадо. Чего стоят, например, стёкла, без малейших трещин, пробитые галькой, или деревянные дома, пробитые насквозь досками.

Если случаи ещё как-то объясняются огромными скоростями по краям вихря, то как объяснить деревянные щепки, застрявшие в пробитых ими насквозь рельсах, или соломинки, воткнутые в бетонную стену, как иглы в подушку.

Одними гиперзвуковыми скоростями объяснить такое трудно, и поэтому некоторые исследователи поговаривают о возможных пространственно-временных аномалиях внутри смерча.

Все эти слова как нельзя точно подходят грозному природному явлению. Вот леденящие душу воспоминания одного из моряков, пережившего встречу с ним:

«Пароход «Даймонд» заканчивал погрузку, когда послышался чей-то испуганный крик:

— Смерч! Смотрите, смерч!

Смерч находился уже не далее чем в полукилометре от нас. Формой он был похож на перевёрнутую воронку, горло которой соединялось с такой же воронкой, спускавшейся с тяжёлых облаков. Он непрерывно менял свою форму, то раздуваясь, то сужаясь, и несся прямо на нас. Море клокотало и пенилось у его основания, словно гигантская чаша с кипящей водой.

Мы кинулись на корму, чтобы спуститься в лодки, но вихрь, изменив направление, промчался вдоль борта парохода, захватил в свой водоворот нагруженную людьми шлюпку, отступил на мгновение и снова двинулся на нас.

Он потопил вторую лодку, а с третьей поиграл, как кошка с мышью, заполнил её водой и отправил на дно. Потом произошло непонятное. Смерч устремился вверх. Вместо оглушительного грохота клокочущей воды послышалось раздирающее уши шипение. Под крутящимся столбом стала вздыматься водяная гора, «Даймонд» накренился на левую сторону, черпая воду бортом. Вдруг страшная колонна разорвалась, море выровнялось, и смерч исчез, словно мы видели его во сне. «

В России смерчи не так часты, как в Америке, но последствия их тоже впечатляют.

Так, легендарный московский смерч 1904 года помнят уже более ста лет. В жаркий летний день 29 июня в 17 часов из тёмного грозового облака высотой около 11 километров под вспышки молний и грохот грома на южное Подмосковье свесилась серая остроконечная воронка.

Навстречу ей поднялся столб пыли, и вскоре концы обеих воронок соединились. Колонна смерча разрослась до полукилометра в ширину и двинулась на Москву. По пути она зацепила деревню Шашино: в небо взлетели избы, вокруг воздушного столба с бешеной скоростью летали обломки построек и куски деревьев.

А в нескольких километрах западнее этого вихря, вдоль железной дороги через Климовск и Подольск, на север продвигался второй — так называемый «братский» смерч. Вскоре оба врезались в московские районы, широкой полосой пройдя через Лефортово, Сокольники, Басманную улицу, Мытищи. Кромешная мгла сопровождалась страшным шумом, рёвом, свистом, молниями и небывало крупным градом — до 600 граммов весом. Прямое попадание таких градин убивало людей и животных, ломало толстые ветви деревьев.

Одна из пожарных команд приняла смерч за столб дыма и поспешила на тушение пожара. Но смерч в секунды раскидал людей и лошадей, разбил в щепки пожарные бочки и направился к Яузе и Москве-реке. Вода сначала вскипела и забурлила, как в котле.

А затем очевидцы наблюдали поистине библейскую картину: смерч высасывал из рек воду до самого дна, та не успевала смыкаться, и какое-то время виднелась траншея. В Лефортовском парке погибла роща столетних деревьев, пострадали старинный дворец и госпиталь. Сотни домов по пути смерча превратились в развалины.

Погибло более ста человек, сотни были ранены и покалечены. На Немецком рынке (район метро «Бауманская») смерч поднял в воздух полицейского, который «вознёсся в небо, а затем, раздетый и избитый градом, упал на землю» в двухстах саженях от рынка. А железнодорожная будка с обходчиком, пролетев 40 метров, рухнула на железнодорожное полотно. Чудом обходчик остался жив. Любопытно, что разгул стихии продолжался в Лефортове всего две минуты.

Рождение «воздушных убийц»

Пока наука располагает лишь общими сведениями о торнадо. Например, известно, что типичный смерч чаще всего зарождается в грозовом облаке, а затем спускается вниз в виде длинного, в несколько сотен метров, «хобота», внутри которого быстро вращается воздух. Видимая часть торнадо иногда достигает полутора километров в высоту. На самом же деле смерч может быть раза в два выше, просто его верхняя часть скрыта нижним слоем облаков.

Но нередко смерч рождается и при абсолютно безоблачной жаркой погоде. Нагретый от земли воздух восходящим потоком устремляется вверх, создавая внизу, около земли, зону пониженного давления. Над некоторыми, более нагретыми местами земли такой восходящий поток, а значит, и разрежение воздуха сильнее. В эту зону пониженного давления, в «око» будущего торнадо, со всех сторон устремляется тёплый воздух.

Поднимаясь вверх, он закручивается (в Северном полушарии, как правило, против часовой стрелки), создавая воздушную воронку. Нечто подобное, только направленное вниз, мы наблюдаем, открыв пробку в наполненной водой ванне или раковине. Сначала вода просто устремляется вниз, но вскоре вокруг отверстия возникает воронка вращающейся воды.

Вращающаяся воронка действует как сепаратор: центробежные силы оттесняют из центра на периферию более тяжёлый влажный воздух, который создаёт плотные стенки воронки. Их плотность в 5-6 раз больше, чем у обычного воздуха, а масса воды в них во много раз больше массы воздуха.

Вот впечатления чудом спасшегося армейского капитана Роя С. Холла из штата Техас, который 3 мая 1943 года со своей семьёй побывал в центре подобной воронки.

50 метров в поперечнике. Выше она расширялась и была частично заполнена ярким облаком, мерцавшим, как люминесцентная лампа». Когда вращающаяся воронка качнулась, Холл увидел, что вся колонна как будто составлена из множества огромных колец, каждое из которых двигалось независимо от остальных и вызывало волну, пробегавшую сверху донизу.

Когда гребень каждой волны достигал дна, вершина воронки издавала звук, напоминавший щёлканье бича. Холл в ужасе наблюдал, как торнадо буквально в клочья разорвал соседский дом. По словам Холла, «дом будто растворялся, разные его части уносились влево, словно искры от наждачного круга».

Движутся торнадо обычно по ветру со скоростью автомобиля — от 20 до 100 километров в час. Граница зоны опустошения может быть очень резкой: иногда на расстоянии всего нескольких десятков метров от неё стоит почти полный штиль.

В отдельных случаях скорость вихря на периферии воронки достигает 300—500 километров в час, а иногда, по косвенным оценкам, может даже превышать скорость звука — более 1300 км/ч. При таких колоссальных скоростях вращения центробежные силы создают внутри вихря сильное разрежение, иногда в несколько раз меньше атмосферного.

Часто разница давлений внутри и снаружи смерча настолько велика, что закупоренные ёмкости, накрытые центром («оком») смерча, просто взрываются изнутри. Так разлетаются в клочья газовые баллоны, цистерны, баки, речные бакены.

Нередко, когда смерч целиком накрывает дом с запертыми дверями и закрытыми окнами, из-за огромной разницы внутреннего (обычного атмосферного) давления и пониженного наружного строение буквально лопается. Точно так же смерч иногда взрывает капитанские рубки на судах.

Впрочем, со смерчами связано немало и курьёзных случаев. Так, 30 мая 1879 года так называемый «ирвингский смерч» во время церковной службы поднял на воздух деревянную церковь вместе с прихожанами. Перенеся её на четыре метра в сторону, смерч удалился. Прихожане отделались лёгким испугом. В Канзасе 9 октября 1913 года прошедший по небольшому саду смерч вырвал с корнем крупную яблоню и разорвал её на куски. А улей с пчёлами в метре от яблони остался невредим.

В штате Оклахома смерч унёс двухэтажный деревянный дом вместе с семьёй фермера, шутки ради оставив невредимой лестницу, которая когда-то вела на крыльцо дома. У старенького «форда», стоявшего рядом с домом, смерч вырвал два задних колеса, но кузов оставил целёхоньким, а стоявшая под деревом на столе керосиновая лампа продолжала как ни в чём не бывало гореть. Случалось, что куры и гуси, попавшие в зону смерча, взлетали высоко в воздух, а возвращались на землю уже ощипанными.

Истощив свою энергию, смерч расстаётся с тем, что успел в себя втянуть по пути следования. Сам он исчезнет, а гроза с ливнем сильно удивят. Вода из высосанного вихрем пруда или болотной речушки красноватого цвета может вернуться на землю в виде цветного дождя.

Нередко выпадают дожди из рыбёшек, медуз, лягушек, черепах. А 17 июля 1940 года в деревне Мещёры Горьковской области во время грозы выпал дождь из старинных серебряных монет времён Ивана Грозного. Очевидно, они были извлечены из неглубокого клада, вскрытого и «похищенного» смерчем.

Для чего учёные тратят столько сил на изучение смерчей и торнадо? Ну конечно, чтобы научиться предотвращать или хотя бы ослаблять их ярость. А кроме того, хочется понять, как и откуда смерчи получают колоссальную энергию, и, может быть, создать соответствующие технологии.

Но «запрячь» торнадо привлекательно и по другой причине. Теория смерча может помочь в создании принципиально новых типов устройств и приборов: от антигравитационных платформ и левитирующих устройств (так называемых лифтеров) до пылесосов, от погрузочно-разгрузочных устройств до хлопкоуборочных машин и тому подобной техники.

Огромная подъёмная сила внутри смерча подсказывает, что здесь лежат и интересные решения для авиации и космонавтики. Такие работы проводились ещё в Третьем рейхе. Основным идеологом их был австрийский изобретатель Виктор Шаубергер (1885-1958), сделавший, пожалуй, самые фундаментальные открытия XX столетия и своей вихревой теорией открывший человечеству совершенно новые источники энергии.

Он обнаружил, что вихревой поток при определённых условиях становится самоподдерживающимся, то есть для его формирования больше не нужна внешняя энергия. Энергию вихря можно использовать как для выработки электроэнергии, так и для создания подъёмной силы в летательных аппаратах.

Опытный образец «летающей тарелки» был изготовлен и даже прошёл лётные испытания. Но запустить его в серийное производство гитлеровцы не успели, и дискообразный летательный аппарат в конце войны был уничтожен.

Переправленный после войны в США, Шаубергер восстанавливать свой двигатель для американских поенных отказался наотрез. Он верил, что его открытия послужат мирным и благородным целям. В 1958 году один американский концерн обманным путём получил у Шаубергера, не владевшего английским языком, подпись под документом, в котором тот завещал все свои записи, аппараты и права на них этому концерну.

По договору Шаубергеру запрещалось проводить дальнейшие исследования. Узнав о чудовищном обмане, великий изобретатель вернулся в Австрию, где через пять дней в полном отчаянии умер. Никаких сведений об использовании его изобретений завладевшим ими концерном до сих пор нет.

Несмотря на некоторый прогресс в изучении смерчей, то немногое, что знают учёные об этом феномене, иногда не согласуется ни с какой логикой.

Когда-то капитаны кораблей старались избежать опасной встречи с морским смерчем, стреляя в приближающийся водяной столб из пушек. Иногда это помогало, и от удара ядра вихрь распадался, не причинив вреда кораблю.

И всё же гарантированных способов предотвратить торнадо учёные не знают. А потому ещё долго грозные «вальсирующие дьяволы» будут совершать свой разрушительный танец, наводя страх и неся с собой гибель и разрушения.

Источник

Смерч

Когда он принялся за работу, беззаботно насвистывая какую-то мелодию, внезапно погас свет, раздался сильный грохот, а постройка начала двигаться. Открыл глаза мужчина уже в воздухе, в полной темноте и безмолвии, а когда захотел вздохнуть – не смог, и снова потерял сознание.

Пришел в себя уже некоторое время спустя, возле открытой двери постройки на абсолютно незнакомой горе. Сам мужчина был покрыт толстенным слоем пыли, а разум его никак не мог постичь, что произошло. И уже намного позже он узнал, что последствия стихии, пронесшейся по его родному городку, ужасны: она разрушила шестьсот домов и изувечила/лишила жизни сотни людей.

А повезло Гарисону по одной простой причине: воздушные массы крутящегося вихря разогнались до сверхзвуковой скорости, из-за чего вес предметов, оказавшихся на периферии мчащегося вихря, уменьшился (в отличие от вещей, очутившихся в центре) – и вихрь, подхватив постройку, перенес её на несколько десятков километров вместе со всем содержимым, не причинив при этом особого вреда. Тогда как другие сооружения, в том числе и сделанные из металла, оказавшись в центре торнадо, были разрушены и с неимоверной силой вдавлены в землю.

Что представляет собой явление

Смерч – это невероятно страшное, загадочное и удивительное явление природы, разрушающее почти все, что встречается на его пути, не щадя при этом ни людей, ни их имущество (некоторые из них обладают такой силой, что без проблем способны поднять в воздух фуру с прицепом и даже дом). При этом по силе действия они чем-то напоминают ураганы, но последствия смерча для людей обычно намного серьезнее и печальнее.

Этот феномен всегда связан с грозой и сильным ветром и, если наблюдать за ним со стороны, выглядит невероятно потрясающе. В это время по небу, предвещая приближение урагана, приближается огромная, черная, страшная туча, а исходящий из неё гром гремит все сильнее, молнии сверкают все чаще. Некоторое время спустя с одной стороны тучи (хотя, стоит заметить, нередко бывает и двухсторонний смерч, когда он спускается с двух сторон облака) появляется огромный крутящийся вихрь. В Северном полушарии движется он в основном по часовой стрелке, а скорость воздушных масс внутри «хобота» составляет от 18 м/с до 1300 км/ч.

Извиваясь, словно змея, он приближается к краю страшного облака, и на огромной скорости начинает спускаться вниз. В это же время навстречу ему с земли поднимается огромный крутящийся столб пыли, сталкивается с вращающимся воздухом – и образует форму, напоминающую хобот огромного слона. Высота такой фигуры колеблется от 800 м до 1,5 км, а её диаметр на морской воде составляет от 25 до 100 метров и на суше – от 100 метров до целого километра, а в исключительных случаях может доходить даже до двух.

Воздух, находящийся внутри такого «хобота», поднимаясь по спирали вверх, вращается на бешеной скорости – от 70 до 130 км/ч. Ужасающей силы получаются торнадо, когда воздушные массы мчатся со скоростью 320 км/ч. Вихрь этот на месте не стоит, находится в постоянном движении и перемещается вместе с породившей его тучей, при этом скорость его обычно колеблется от 20 до 60 км/ч.

Судить о скорости вращения воздуха внутри подобного вихря можно по летающим веткам, бревнам и другим захваченным им предметам (при этом нередко бывает, что в нескольких десятках метрах от смерча воздух вовсе не движется и царит полный штиль). Мчится «хобот» на огромной скорости, поэтому через одну-две минуты полностью покидает разрушенную им территорию, после чего начинается гроза с сильным ливнем.

Образования феномена

Несмотря на то, что учёные уже довольно неплохо изучили это удивительное явление природы, загадка происхождения воздушных вихрей подобной силы до конца не разгадана. Не вызывает сомнений тот факт, что смерч – это всего-навсего одна из разновидностей движений такого прозрачного и, на первый взгляд, невесомого воздуха.

Зарождаются смерчи предположительно в середине огромной грозовой тучи на высоте от 3 до 4 км от поверхности земли – именно здесь расположена так называемая ось воздушных потоков и можно наблюдать сильные восходящие потоки воздуха и резкие не только по направлению, но и по силе, скачки ветра.

Теплый влажный воздух, очутившись в туче, сталкивается с холодными воздушными массами, что были образованы над холодными участками земной (морской) поверхности. Столкнувшись, водяной пар конденсируется, после чего появляются капли дождя и выделяется тепло. Тёплые воздушные массы уходят наверх и создают там зону разрежения, втягивающую в себя не только находящийся поблизости теплый насыщенный паром, воздух тучи, но и холодный, находящийся под ней (при этом температура холодного воздуха, после того, как он оказывается в зоне разряжения, охлаждается ещё больше).

Вследствие этого выделяется огромное количество энергии и образуется воронка, которая спускается на земную поверхность, продолжая втягивать в разреженную зону абсолютно все, что только способны поднять воздушные массы. Если смерч полностью прячется между слоем пыли или стеной дождя, он становится чрезвычайно опасным прежде всего потому, что метеорологи далеко не всегда способны вовремя заметить это явление и предупредить об опасности.

Очутившись на земле, зона разряжения на месте не стоит и постоянно смещается в сторону, захватывая все новые порции холодного воздуха. «Хобот», изгибаясь, движется, соприкасаясь с поверхностью земли, а осадки если и есть – то незначительные.

Когда заканчиваются необходимые для смерча объемы холодного или теплого влажного воздуха, смерч начинает ослабевать, «хобот» сужается и, оторвавшись от земной поверхности, возвращается домой, на облако.

Воздушный вихрь способен просуществовать достаточно долго. Например, дольше всех продержался Мэттунский смерч: за 7 ч. 20 мин. он преодолел 500 км, погубив при этом 110 человек.

Ученые выделяют несколько видов смерчей:

Возникновение ураганов

Несколько схожи по своей природе со смерчем ураганы, скорость ветра которых способна достигать 120 км/ч. В отличие от торнадо, ураганы имеют горизонтальную направленность, приходят в основном с моря и образуются над морской поверхностью водой скапливается холодный воздух, появляется низкое давление и, естественно, наблюдается высокая влажность. В это же время над земной поверхностью все наоборот – давление высокое, влажность – низкая, поэтому теплые воздушные массы с суши уходят в море, туда, где низкое давление и сталкиваются с холодным воздухом. Чем больше разница температур атмосферных фронтов, тем сильнее дует ветер: из порывистого переходит в шквальный, затем – в ураган.

Ураганы способны удаляться на довольно-таки большое расстояние от берега, вызывая ливни, дожди. Если скорость движения воздушных масс будет слишком велика, ураганы вполне могут в прибрежных регионах вызывать наводнения, разрушать дома, сносить легкие постройки, поднимать людей и другие предметы в воздух и с силой кидать их на землю.

Где они встречаются

В последнее время смерчи всё чаще появляются там, где прежде никогда не бывали и куда никогда не доходили. Существуют территории, где смерчи и торнадо – явления обыденные, часто встречающееся и местных жителей мало удивляющие.

В основном торнадо образуются в умеренных широтах как северного, так и южного полушарий, между 60 и 45 параллелями в Европе, в США (именно здесь ученые зафиксировали наибольшее количество крутящихся вихрей) охватывает значительно большую площадь – до 30-ой параллели. Весной и летом возникновение смерчей наблюдается в пять раз чаще и в основном – в дневное время.

Меры предосторожности

Если вы попали в зону действия торнадо, чтобы выжить, нужно обязательно придерживаться несложных правил. Если есть возможность, нужно спрятаться в самой прочной постройке, желательно, чтобы она была сделана из железобетона и имела стальной каркас. Спастись от стихии можно в пещере или каком-либо подземном убежище, если есть подвал – нужно спуститься вниз, если нет – спрятаться в ванной или другом небольшом помещении, подальше от оконных и дверных проемов.

Чтобы дом не развалился из-за перепадов атмосферного давления, со стороны приближающейся стихии нужно все окна и двери закрыть, с другой – наоборот открыть и закрепить их при этом. Также нужно перекрыть газ и отключить электричество.

Прятаться от стихии в машине чрезвычайно опасно, поскольку смерч способен поднять её в воздух и кинуть вниз с огромной высоты. Если так случилось, что крутящийся вихрь застал вас на открытом пространстве, нужно уходить от него как можно быстрее, двигаясь перпендикулярно к движению «хобота». Если нет возможности уйти от стихии, необходимо найти какое-либо углубление (овраг, яму, траншею, канаву) и плотно прижаться к земной поверхности – это снизит вероятность травмирования тяжелыми предметами.

Источник

Смерчи, ураганы и торнадо – причины появления

Главная » Природа » Смерчи, ураганы и торнадо – причины появления | «Зачем и почему»

Приветствуем Вас, дорогие читатели, на нашем сайте!

Здесь вы сможете узнать множество интересных и зажигательных историй, множество фактов и объяснений в мире. На нашем сайте вы найдете много полезной и интересной информации из различных областей науки, спорта, природы, животных и многое многое другое.
Читайте и делитесь с друзьями!

В данной статье мы с Вами узнаем – Смерчи, ураганы и торнадо – причины появления.

Смерчи, даже если они небольшие — самые мощные в природе ураганы. Крутясь и извиваясь, как змеи, выползают они из туч и, спускаясь к земле, причиняют огромные опустошения, разрушая дома, разбрасывая, как мячики, автомобили и вырывая с корнями деревья. Те, кто пережил встречу со смерчем, рассказывают, что на месте происшествия находили соломинки, вбитые в стволы деревьев, как гвозди. Звук приближающегося смерча подобен грохоту гигантского по длине товарного состава.

Соединенные Штаты Америки (США) — чемпион по количеству смерчей.

В год в США в среднем бывает до 700 смерчей (в одних штатах смерчи бывают чаще, чем в других). В 1953 году на Аляске был один – единственный смерч, в то время как в Канзасе — больше 1200. На втором месте после США идет Австралия со своими жалкими 15 смерчами в год.

Смерч

Ураганы и смерчи очень часто сопровождают друг друга. Смерчем называется вихрь, воздух в котором движется снизу вверх. Это происходит на чрезвычайно высокой скорости.

Воздух там смешан с разнообразными частицами, такими как песок и пыль. Это воронка, которая свисает с облака и упирается в землю, чем-то похожая на хобот. Ее диаметр может варьироваться от десятков до сотен метров.

Вторым названием этого явления является “торнадо”. Когда оно приближается, слышен ужасный гул. Совершая свое движение, торнадо засасывает все, что может оторвать, и поднимает это по спирали.

Если появляется эта воронка, то это ужасных масштабов ураган. Торнадо может развивать скорость около 60 км/ч. Прогнозировать это явление очень сложно, что ухудшает ситуацию и приводит к большим потерям.

Причины образования

Причины образования смерчей полностью не изучены до сих пор. Можно указать лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для типичных смерчей.

Смерчи в своём развитии проходят три основных стадии. На начальной стадии из грозового облака появляется начальная воронка, висящая над землёй. Холодные слои воздуха, находящиеся непосредственно под облаком, устремляются вниз на смену тёплым, которые, в свою очередь поднимаются вверх (такая неустойчивая система образуется обычно при соединении двух атмосферных фронтов — тёплого и холодного).

Потенциальная энергия этой системы переходит в кинетическую энергию вращательного движения воздуха. Скорость этого движения возрастает, и он приобретает свой классический вид.

Вращательная скорость растёт с течением времени, при этом в центре торнадо воздух начинает интенсивно подниматься вверх.

Так протекает вторая стадия существования смерча — стадия сформировавшегося вихря максимальной мощности. Смерч полностью оформляется и движется в различных направлениях.

Завершающая стадия — разрушение вихря. Мощность торнадо ослабевает, воронка сужается и отрывается от поверхности земли, постепенно обратно поднимаясь в материнское облако.

Время существования каждой стадии различно и колеблется от нескольких минут до нескольких часов (в исключительных случаях). Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем — 40 — 60 км/ч (в очень редких случаях может достигать 210 км/ч).

Бичеподобные

Расплывчатые

Как понятно из названия, эти вихри не имеют четких очертаний и больше похожи на взлохмаченное кружащееся облако. Диаметр их таков, что может значительно превышать высоту и захватывать значительные территории. К этой категории обычно относят торнадо, чей охват превышает 0,5 км.

Они является опаснее бичеподобных и часто несут с собой катастрофические последствия.

Составные

Еще более опасная разновидность, представляющая собой несколько столбов, которые образуются возле основного торнадо. Захватывают большие территории и бывают более продолжительными по времени.

Огненные

Это самые страшные, но, к счастью, очень редкие смерчи. Зарождаются они на больших пожарищах или при извержении вулкана. Большие пласты раскаленного и, как следствие, разреженного воздуха стремительно поднимаются вверх, смешиваясь с холодными потоками и образуя огненные вихри, которые не только рушат, но и сжигают все на своем пути.

Они способны разносить пожары на десятки километров, не оставляя после себя ничего живого.

Водяные

Возникают над водоемами без сильного течения (моря, озера) в местах, где над холодной водой сильно прогревается воздух. Опускаясь до поверхности, воронка вовлекает в себя и раскручивает толщу воды, разбивая ее на водяную пыль, которая поднимается высоко в воздух.

Это самые короткие вихри, которые «живут» не более нескольких минут.

Земляные

Возникают чрезвычайно редко, ибо для их зарождения требуется сочетание нескольких природных факторов. В основе такого торнадо лежит такой катаклизм, как оползень или землетрясение. Если смерч возникает в этом месте, он поднимает столб земли, который имеет бичеподобную форму.

Но этим дело не ограничивается. Снаружи этот столб облекается в еще одну оболочку (каскад или футляр), которые состоят из земляной жижи (если причиной был оползень) или камней, которые могут быть поистине огромными, если происходит землетрясение.

Такие смерчи чрезвычайно опасны для людей.

Снежные

Возникают в зимнее время во время схода лавин или сильных метелей.

Песчаные

Имеют принципиальное отличие в характере образования воздушных завихрений, которые приводят к неконтролируемому процессу. Происходит это не высоко над землей в грозовом холодном облаке, а на земле из-за сильно раскаленного песка, над которым воздух перегревается до критических температур и создает область разреженного давления.

Устремляющиеся сюда холодные массы поднимают песок и образуют внушительного диаметра песчаный столб, движущийся в сторону холодных масс и не имеющий над собой материнского облака.

Описаны случаи, когда песчаный смерч держался до 2 часов. Затухание в этом случае происходит не вверх, а вниз.

Невидимые

Это разновидность бичеобразных торнадо, которые либо не доходят до земли и не вовлекают в себя пыль, мусор, песок и т.д., либо опускаются на совершенно гладкую поверхность, например, каменистую скалу. Опасны тем, что практически не видны, однако, и возникают они в местах, где редко наносят ущерб людям.

Цвет смерча

Цвет смерчей бывает довольно разнообразным. Когда заоблачная воронка только начинает спускаться с неба, она имеет грязно – белый или серый цвет. Но чем больше пыли и грязи поднимает с земли смерч, тем темнее он становится.

Чаще всего окраска смерча коричневая или красноватая (цвета красной глины).

Если получено предупреждение, то следует знать, что самое безопасное место в доме — северо – восточный угол фундамента или середина входной двери. Если смерч застал вас на улице, то самое безопасное место в этом случае — ров или канава.

Интересные факты о смерче

Ураган

Ураган – это сложное погодное явление. Его главной характеристикой является очень сильный ветер, имеющий скорость больше 30 метров в секунду (120 км/ч). Второе его название – тайфун, который представляет собой огромный вихрь.

Давление в самом центре его понижено. Синоптики также уточняют, что ураган – это тропический циклон в случае, если он образовался в Южной или Северной Америке.

Жизненный цикл этого монстра продолжается от 9 до 12 дней.

В это время он движется по планете, нанося урон всему, на что наткнется. Для удобства каждому из них присваивается имя, чаще всего женское. Ураган – это, кроме всего прочего, и огромный сгусток энергии, которая по своей мощности не уступает землетрясению.

Возникновение ураганов

Несколько схожи по своей природе со смерчем ураганы, скорость ветра которых способна достигать 120 км/ч.

В отличие от торнадо, ураганы имеют горизонтальную направленность, приходят в основном с моря и образуются над морской поверхностью водой скапливается холодный воздух, появляется низкое давление и, естественно, наблюдается высокая влажность. В это же время над земной поверхностью все наоборот – давление высокое, влажность – низкая, поэтому теплые воздушные массы с суши уходят в море, туда, где низкое давление и сталкиваются с холодным воздухом. Чем больше разница температур атмосферных фронтов, тем сильнее дует ветер: из порывистого переходит в шквальный, затем – в ураган.

Ураганы способны удаляться на довольно-таки большое расстояние от берега, вызывая ливни, дожди. Если скорость движения воздушных масс будет слишком велика, ураганы вполне могут в прибрежных регионах вызывать наводнения, разрушать дома, сносить легкие постройки, поднимать людей и другие предметы в воздух и с силой кидать их на землю.

Ураганы в России

Ураганы могут угрожать любой части России, но чаще всего они происходят в Хабаровском и Приморском краях, на Камчатке, Сахалине, Чукотке или Курильских островах. Случиться это несчастье может в любое время, а самыми опасными считаются август и сентябрь. Синоптики стараются предусмотреть такую повторяемость и предупреждают население об опасности.

Торнадо также могут появиться на территории Российской Федерации. Наиболее подвержены этому явлению акватории и побережья морей, Сибирь, Урал, Поволжье и центральные области государства.

Причины образования торнадо

Ответить исчерпывающе на этот вопрос ученые пока не могут. На сегодняшний день изучены лишь определенные тенденции возникновения их типичных форм. Кратко причиной возникновения смерчей являются резкие перепады температур воздуха над землей (сушей) и в верхних слоях атмосферы. Описание природного явления смерч можно разделить на три этапа.

«Сердце» торнадо

Так называют область сильно разреженного воздуха в центре вихревого потока. Попадание в нее наиболее опасно, поскольку из-за крайне низкого давления попавшие в нее предметы попросту взрываются.

У человека возникает компрессионный синдром, как при разгерметизации самолета на большой высоте, его органы могут разорваться от внутреннего давления. На периферии воронки люди и предметы могут подниматься на большую высоту, наибольшую опасность представляет огромная скорость движения, при которой причиной гибели и увечий служат столкновения и падения.

Но в истории известно немало случаев, когда подхваченные вихрем люди, машины и целые строения переносилось на большие расстояния и практически без повреждений опускались на землю.

Видео: Смерчи, ураганы и торнадо – причины появления

Источник

СМЕРЧИ И ТОРНАДО

СМЕРЧИ И ТОРНАДО. Смерч (синонимы – торнадо, тромб, мезо-ураган) – это очень сильный вращающийся вихрь с размерами по горизонтали менее 50 км и по вертикали менее 10 км, обладающий ураганными скоростями ветра более 33 м/с. Энергия типичного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с, по оценкам С.А.Арсеньева, А.Ю.Губаря и В.Н.Николаевского, равна энергии эталонной атомной бомбы в 20 килотонн тротила, подобной первой атомной бомбе, взорванной США во время испытаний «Тринити» в Нью-Мексико 16 июля 1945. Форма смерчей может быть многообразной – колонна, конус, бокал, бочка, бичеподобная веревка, песочные часы, рога «дьявола» и т.п., но чаще всего смерчи имеют форму вращающегося хобота, трубы или воронки, свисающей из материнского облака (отсюда и их названия: tromb- по французски труба и tornado – по испански вращающийся). Ниже на фотографиях показаны три смерча в США: в форме хобота, колонны и столба в момент касания ими поверхности земли, покрытой травой (вторичное облако в виде каскада пыли вблизи поверхности земли не образуется). Вращение в смерчах происходит против часовой стрелки, как и в циклонах северного полушария Земли.

В физике атмосферы смерчи относят к мезо-масштабным циклонам и их нужно отличать от синоптических циклонов средних широт (с размерами 1500–2000 км) и тропических циклонов (с размерами 300–700 км). Мезо-масштабные циклоны (от греческого meso – промежуточный) относятся к середине диапазона между турбулентными вихрями с размерами порядка 1000 м и менее и тропическими циклонами, образующимися в зоне конвергенции (схождения) пассатов на 5-ом градусе северной широты и выше, вплоть до 30-го градуса широты. В некоторых тропических циклонах ветер достигает ураганной скорости 33 м/с и более (до 100 м/c) и тогда они превращаются в тайфуны Тихого океана, ураганы Атлантики или вилли-вилли Австралии.

Смерчи часто образуются на тропосферных фронтах – границах раздела в нижнем 10-километровом слое атмосферы, которые отделяют воздушные массы с различными скоростями ветра, температурой и влажностью воздуха. В области холодного фронта (холодный воздух натекает на теплый) атмосфера особенно неустойчива и формирует в материнском облаке смерча и ниже него множество быстро вращающихся турбулентных вихрей. Сильные холодные фронты образуются в весенне-летний и осенний период. Они отделяют, например, холодный и сухой воздух из Канады от теплого и влажного воздуха из Мексиканского залива или из Атлантического (Тихого) океана над территорией США. Известны случаи возникновения небольших смерчей в ясную погоду при отсутствии облаков над перегретой поверхностью пустыни или океана. Они могут быть совершенно прозрачными и лишь нижняя часть, запыленная песком или водой, делает их видимыми.

Наблюдаются смерчи и на других планетах Солнечной системы, например на Нептуне и Юпитере. М.Ф.Иванов, Ф.Ф.Каменец, А.М.Пухов и В.Е.Фортов изучали образование торнадо-подобных вихревых структур в атмосфере Юпитера при падении на него осколков кометы Шумейкера – Леви. На Марсе сильные смерчи возникнуть не могут из-за разреженности атмосферы и очень низкого давления. Наоборот, на Венере вероятность возникновения мощных торнадо велика, так как она имеет плотную атмосферу, открытую в 1761 М.В.Ломоносовым. К сожалению, на Венере сплошной облачный слой толщиной около 20 км скрывает ее нижние слои для наблюдателей, находящихся на Земле. Советские автоматические станции (АМС) типа Венера и американские АМС типа Пионер и Маринер обнаружили на этой планете в облаках ветер до 100м/с при плотности воздуха, в 50 раз превышающей плотность воздуха на Земле на уровне моря, однако смерчей они не наблюдали. Впрочем время пребывания АМС на Венере было кратким и можно ожидать сообщений о смерчах на Венере в будущем. Вероятно, смерчи на Венере возникают в зоне границы, отделяющей темную холодную сторону очень медленно вращающейся планеты от освещенной и нагретой Солнцем стороны. В пользу этого предположения говорит открытие на Венере и Юпитере грозовых молний, обычных спутников смерчей и торнадо на Земле.

Смерчи и торнадо надо отличать от образующихся на атмосферных фронтах шквальных бурь, характеризующихся быстрым (в течение 15 минут) возрастанием скорости ветра до 33 м/с и затем ее убыванием до 1–2 м/с (также в течении 15 минут). Шквальные бури ломают деревья в лесу, могут разрушить легкое строение, а на море могут даже потопить корабль. 19 сентября 1893 броненосец «Русалка» на Балтийском море был опрокинут шквалом и сразу же затонул. Погибло 178 человек экипажа. Некоторые шквальные бури, возникшие на холодном фронте, достигают стадии смерча, но обычно они слабее и не образуют воздушных воронок.

Классической страной торнадо является США. Например, в 1990 в США зарегистрировано 1100 разрушительных смерчей. Торнадо 24 сентября 2001 над футбольным стадионом в Колледж парке в Вашингтоне вызвало 3 смерти, ранило несколько человек и вызвало многочисленные разрушения на своем пути. Свыше 22 000 человек осталось без электричества.

В России наибольшую известность получили московские смерчи 1904 года, описанные в столичных журнальных и газетных публикациях как свидетельства многочисленных очевидцев. Они содержат все основные черты типичных смерчей русской равнины, наблюдающихся и в других ее частях (Тверская, Курская, Ярославская, Костромская, Тамбовская, Ростовская и другие области).

29 июня 1904 над центральной европейской частью России проходил обычный синоптический циклон. В правом сегменте циклона возникло очень большое кучево-дождевое облако с высотой 11 км. Оно вышло из Тульской губернии, прошло Московскую и ушло в Ярославскую. Ширина облака была 15–20 км судя по ширине полосы дождя и града. Когда облако проходило над окраиной Москвы, на нижней его поверхности наблюдали возникновение и исчезновение смерчевых воронок. Направление движения облака совпадало с движением воздуха в синоптических циклонах (против часовой стрелки, то есть в данном случае с юга-востока на северо-запад). На нижней поверхности грозовой тучи небольшие, светлые облака быстро и хаотично двигались в разные стороны. Постепенно, на беспорядочные, турбулентные движения воздуха налагалось упорядоченное среднее движение в виде вращения вокруг общего центра и вдруг из облака свесилась серая остроконечная воронка. которая не достигла поверхности Земли и была втянута обратно в облако. Через несколько минут после этого, рядом возникла другая воронка, которая быстро увеличивалась в размерах и отвисала к Земле. Навстречу ей поднялся столб пыли, становившийся все выше и выше. Еще немного и концы обоих воронок соединились, колонна смерча по направлению движения облака, она расширялась вверх и становилась все шире и шире. В воздух полетели избы, пространство вокруг воронки заполнилось обломками строений и сломанными деревьями. Западнее в нескольких километрах шла другая воронка, также сопровождавшаяся разрушениями.

Метеорологи начала 20 в. оценивали скорость ветра в Московских смерчах в 25 м/c, но прямых измерений скорости ветра не было, поэтому эта цифра ненадежна и должна быть увеличена в два-три раза, об этом свидетельствует характер повреждений, например изогнутая железная лестница, носившаяся по воздуху, сорванные крыши домов, поднятые в воздух люди и животные. Московские смерчи 1904 сопровождались темнотой, страшным шумом, ревом, свистом и молниями. Дождем и крупным градом (400–600 г). По данным ученых физико-астрономического института из смерчевого облака в Москве выпало 162 мм осадков

Особый интерес представляют турбулентные вихри внутри смерча, вращающиеся с большой скоростью, так что поверхность воды, например, в Яузе или в Люблинских прудах при прохождении смерча сначала вскипела и забурлила как в котле. Затем смерч всосал воду внутрь себя и дно водоема или реки обнажилось.

Хотя разрушительная сила московских смерчей была значительной и газеты пестрели самыми сильными прилагательными, нужно отметить, что по пятибалльной классификации японского ученого Т.Фуджита эти смерчи относятся к категории средних (F-2 и F-3). Наиболее сильные смерчи класса F-5 наблюдаются в США. Например, во время торнадо 2 сентября 1935 во Флориде скорость ветра достигала 500 км/час, а давление воздуха упало до 569 мм ртутного столба. Это торнадо убило 400 человек и вызвало полное разрушение построек в полосе шириной 15–20 км. Флориду не зря называют краем смерчей. Здесь с мая до середины октября смерчи появляются ежедневно. Например, в 1964 зарегистрировано 395 смерчей. Не все из них достигают поверхности Земли и вызывают разрушения.

Но некоторые, такие как торнадо 1935 года, поражают своей силой.

Подобные смерчи получают свои названия, например, торнадо Трех Штатов 18 марта 1925. Оно началось в штате Миссури, прошло по почти прямому пути через весь штат Иллинойс и закончилось в штате Индиана. Длительность смерча 3,5 часа, скорость движения 100 км/час, смерч прошел путь около 350 км. За исключением начальной стадии, торнадо везде не отрывалось от поверхности Земли и катилось по ней со скоростью курьерского поезда в виде черного, страшного, бешено вращающегося облака. На площади в 164 квадратной мили все было превращено в хаос. Общее число погибших – 695 человек, тяжело раненных – 2027 человек, убытки на сумму около 40 млн. долл., таковы итоги торнадо Трех Штатов.

Смерчи часто возникают группами по два, три, а иногда и более мезо-циклонов. Например, 3 апреля 1974 возникло более сотни смерчей, которые свирепствовали в 11 штатах США. Пострадало 24 тысячи семей, а нанесенный ущерб оценен в 70 млн. долл. В штате Кентукки один из смерчей уничтожил половину города Бранденбург, известны и другие случаи уничтожения смерчами небольших американских городов. Например, 30 мая 1879 два смерча, следовавшие один за другим с интервалом в 20 минут, уничтожили провинциальный городок Ирвинг с 300 жителями на севере штат Канзас. С Ирвингским торнадо связано одно из убедительных свидетельств огромной силы смерчей: стальной мост длиной 75 м через реку «Большая Голубая» был поднят в воздух и закручен как веревка. Остатки моста были превращены в плотный компактный сверток стальных перегородок, ферм и канатов, разорванных и изогнутых самым фантастическим образом. Этот факт подтверждает наличие гиперзвуковых вихрей внутри торнадо. Несомненно, что скорость ветра возросла при спуске с высокого и обрывистого берега реки. Метеорологам известен эффект усиления синоптических циклонов после прохождения горных цепей, например Уральских или Скандинавских гор. Наряду с Ирвингскими смерчами, 29 и 30 мая 1879 возникли два Дельфосских смерча западнее Ирвинга и смерч Ли к юго-востоку. Всего в эти два дня, которым предшествовала очень сухая и жаркая погода в Канзасе, возникло 9 смерчей.

В прошлом, смерчи США вызывали многочисленные жертвы, что было связано со слабой изученностью этого явления, сейчас число жертв от торнадо в США намного меньше – это результат деятельности ученых, метеорологической службы США и специального центра по предупреждению штормов, который находится в Оклахоме. Получив сообщение о приближении торнадо, благоразумные граждане США спускаются в подземные убежища и это спасает им жизнь. Впрочем встречаются и безумные люди или даже «охотники за торнадо», для которых это «хобби» иногда кончается гибелью. Смерч в городе Шатурш в Бангладеш 26 апреля 1989 попал в книгу рекордов Гиннеса как самый трагический за всю историю человечества. Жители этого города, получив предупреждение о надвигающемся смерче, проигнорировали его. В результате погибло 1300 человек.

Хотя многие качественные свойства смерчей к настоящему времени поняты, точная научная теория, позволяющая путем математических расчетов прогнозировать их характеристики, еще в полной мере не создана. Трудности обусловлены прежде всего отсутствием данных измерений физических величин внутри торнадо (средней скорости и направления ветра, давления и плотности воздуха, влажности, скорости и размеров восходящих и нисходящих потоков, температуры, размеров и скорости вращения турбулентных вихрей, их ориентации в пространстве, моментов инерции, моментов импульса и других характеристик движения в зависимости от пространственных координат и времени). В распоряжении ученых есть результаты фото и киносъемок, словесные описания очевидцев и следы деятельности торнадо, а также результаты радиолокационных наблюдений, но этого недостаточно. Торнадо либо обходит площадки с измерительными приборами, либо ломает и уносит аппаратуру с собой. Другая трудность состоит в том, что движение воздуха внутри торнадо существенно турбулентно. Математическое описание и расчет турбулентного хаоса – это сложнейшая и до сих пор в полной мере еще не решенная задача физики. Дифференциальные уравнения, описывающие мезо-метеорологические процессы, – нелинейные и, в отличие от линейных уравнений, имеют не одно, а много решений, из которых нужно выбрать физически значимое. Только к концу 20 в. ученые получили в свое распоряжение компьютеры, позволяющие решать задачи мезо-метеорологии, но и их памяти и быстродействия часто не хватает.

Теория торнадо и ураганов была предложена Арсеньевым, А.Ю.Губарем, В.Н.Николаевским. Согласно этой теории торнадо и смерчи возникают из тихого (скорость ветра порядка 1 м/с) мезо-антициклона (имеющегося, например, в нижней или боковой части грозового облака) с размером порядка 1 км, который заполнен (за исключением центральной области, где воздух покоится) быстро вращающимися турбулентными вихрями, образующимися в результате конвекции или неустойчивости атмосферных течений во фронтальных областях. При определенных значениях начальной энергии и момента импульса турбулентных вихрей на периферии материнского антициклона средняя скорость ветра начинает возрастать и меняет направление вращения, формируя циклон. С течение времени размеры формирующегося торнадо увеличиваются, центральная область («глаз бури») заполняется турбулентными вихрями, а радиус максимальных ветров смещается от периферии к центру торнадо. Давление воздуха в центре торнадо начинает падать, формируя типичную депрессионную воронку. Максимальная скорость ветра и минимальное давление в глазу бури достигается через 40 минут 1,1 сек после начала процесса образования торнадо. Для рассчитанного примера радиус максимальных ветров составляет 3 км при общем размере торнадо 6 км, максимальная скорость ветра равна 137 м/с, а наибольшая аномалия давления (разность между текущим давлением и нормальным атмосферным давлением) составляет – 250 мбар. В глазу торнадо, где средняя скорость ветра всегда равна нулю, турбулентные вихри достигают наибольших размеров и скорости вращения. После достижения максимальной скорости ветра торнадо начинает затухать, увеличивая свои размеры. Давление растет, средняя скорость ветра убывает, а турбулентные вихри вырождаются, так что их размеры и скорость вращения уменьшаются. Общее время существования торнадо для рассчитанного С.А.Арсеньевым, А.Ю.Губарем и В.Н.Николаевским примера составляет около двух часов.

Источником энергии, питающим торнадо являются сильно вращающиеся турбулентные вихри, присутствующие в первоначальном турбулентном потоке.

Фактически, в предложенной теории есть две термодинамическое подсистемы – подсистема А соответствует среднему движению, а подсистема В содержит турбулентные вихри. В расчетах не учитывалось поступление новых турбулентных вихрей в торнадо из окружающей среды (например, термиков – всплывающих вверх, вращающихся конвективных пузырей, образующихся на перегретой поверхности Земли), поэтому полная система А + В является замкнутой и суммарная кинетическая энергия всей системы со временем убывает из-за процессов молекулярного и турбулентного трения. Однако, каждая из подсистем является открытой по отношению к другой и между ними может происходить обмен энергией. Анализ показывает, что если значения параметров порядка (или, как их называют, критических чисел подобия, которых в теории пять) невелики, то среднее возмущение в виде начального антициклона не получает энергию от турбулентных вихрей и затухает под действием процессов диссипации (рассеяния энергии). Это решение соответствует термодинамической ветви – диссипация стремится уничтожить любое отклонение от состояния равновесия и заставляет термодинамическую систему вернуться к состоянию с максимальной энтропией, т.е. к покою (наступает состояние термодинамической смерти). Однако поскольку теория – нелинейна, то это решение не единственно и при достаточно больших значениях управляющих параметров порядка имеет место другое решение – движения в подсистеме А интенсифицируются и усиливаются за счет энергии подсистемы В. Возникает типичная диссипативная структура в виде торнадо, обладающая высокой степенью симметрии, но далекая от состояния термодинамического равновесия. Подобные структуры изучаются термодинамикой неравновесных процессов. Например, спиральные волны в химических реакциях, открытые и исследованные русскими учеными Б.Н.Белоусовым и А.М.Жаботинским. Другой пример – возникновение глобальных зональных течений в атмосфере Солнца. Они получают энергию от конвективных ячеек, имеющих намного меньшие масштабы. Конвекция на Солнце возникает из-за неравномерного нагрева по вертикали.

Нижние слоиатмосферы звезды нагреваются намного сильнее, чем верхние, которые охлаждаются из-за взаимодействия с космосом.

Предложенная теория позволяет правдоподобно рассчитывать и прогнозировать эволюцию смерчей, однако она выдвигает и немало новых проблем. Согласно этой теории, для возникновения торнадо нужны сильно вращающиеся турбулентные вихри, линейная скорость вращения которых иногда может превышать скорость звука. Существуют – ли прямые доказательства наличия гиперзвуковых вихрей, заполняющих возникающий смерч? Прямых измерений скоростей ветра в смерчах до сих пор нет и именно их должны получить будущие исследователи. Косвенные оценки максимальных скоростей ветра внутри торнадо дают положительный ответ на этот вопрос. Они получены специалистами по сопротивлению материалов на основании изучения изгиба и разрушений различных предметов, найденных в следе смерчей. Например, куриное яйцо было пробито сухим бобом так, что скорлупа яйца вокруг пробоины осталась невредимой, как и при прохождении револьверной пули. Часто наблюдаются случаи, когда мелкие гальки проходят через стекла, не повреждая их вокруг пробоины. Документально зафиксированы многочисленные факты пробивания летящими досками деревянных стен домов, других досок, деревьев или даже железных листов. Никакое хрупкое разрушение при этом не наблюдается. Втыкаются, как иглы в подушку, соломинки или обломки деревьев в различные деревянные предметы (в щепки, кору, деревья, доски). На фото показана нижняя часть материнского облака, из которого формируется торнадо. Как видно, она заполнена вращающимися цилиндрическими турбулентными вихрями.

Большие турбулентные вихри имеют размеры немногим меньшие, чем общий размер торнадо, но они могут дробиться, увеличивая скорость вращения за счет уменьшения своих размеров (как фигурист на льду увеличивает скорость вращения, прижимая руки к телу). Огромная центробежная сила выбрасывает из гиперзвуковых турбулентных вихрей воздух и внутри них возникает область очень низкого давления. Много в смерчах и молний.

Разряды статического электричества постоянно возникают из-за трения быстро движущихся частиц воздуха друг о друга и происходящей вследствие этого электризации воздуха.

Турбулентные вихри, также как и сам смерч, обладают очень большой силой и могут поднимать тяжелые предметы. Например, смерч 23 августа 1953 года в городе Ростове Ярославской области поднял и отбросил в сторону на 12 м раму от грузового автомобиля весом более тонны. Уже упоминался инцидент со стальным мостом длиной 75 м скрученным в плотный сверток. Смерчи ломают деревья и телеграфные столбы как спички, срывают с фундаментов и затем в клочки разрывают дома, опрокидывают поезда, срезают грунт с поверхностных слоев Земли и могут полностью высосать колодец, небольшой участок реки или океана, пруд или озеро, поэтому после смерчей иногда наблюдаются дожди из рыб, лягушек, медуз, устриц, черепах и других обитателей водной среды. 17 июля 1940 в деревне Мещеры Горьковской области во время грозы выпал дождь из старинных серебряных монет 16 в. Очевидно, что они были извлечены из клада, зарытого неглубоко в землю и вскрытого смерчем. Турбулентные вихри и нисходящие потоки воздуха в центральной области смерча вдавливают в землю людей, животных, различные предметы, растения. Новосибирский ученый Л.Н.Гутман показал, что в самом центре смерча может существовать очень узкая и сильная струя воздуха, направленная вниз, а на периферии смерча вертикальная составляющая средней скорости ветра направлена вверх.

С турбулентными вихрями связаны и другие физические явления, сопровождающие смерчи. Генерация звука, слышимого как шипение, свист или грохот, обычна для этого явления природы. Свидетели отмечают, что в непосредственной близости от смерча сила звука ужасна, но при удалении от смерча она быстро убывает. Это означает, что в смерчах турбулентные вихри генерируют звук высокой частоты, быстро затухающий с расстоянием, т.к. коэффициент поглощения звуковых волн в воздухе обратно пропорционален квадрату частоты и растет при ее увеличении. Вполне возможно, что сильные звуковые волны в смерче частично выходят за частотный диапазон слышимости человеческого уха (от 16 гц до 16 кгц), т.е. являются ультразвуком или инфразвуком. Измерения звуковых волн в торнадо отсутствуют, хотя теория порождения звука турбулентными вихрями была создана английским ученым М.Лайтхиллом в 1950-х.

Смерчи также генерируют сильные электромагнитные поля и сопровождаются молниями. Шаровые молнии в смерчах наблюдались неоднократно. Одна из теорий шаровой молнии была предложена П.Л.Капицей в 1950-х в ходе экспериментов по изучению электронных свойств разреженных газов, находящихся в сильных электромагнитных полях сверхвысокого частотного (СВЧ) диапазона. В смерчах наблюдаются не только светящиеся шары, но и светящиеся облака, пятна, вращающиеся полосы, а иногда и кольца. Временами светится вся нижняя граница материнского облака. Интересны описания световых явлений в смерчах, собранные американскими учеными Б.Вонненгутом и Дж.Мейером в 1968 «Огненные шары…Молнии в воронке…Желтовато-белая, яркая поверхность воронки…Непрерывные сияния…Колонна огня… Светящиеся облака… Зеленоватый блеск…Светящаяся колонна…Блеск в форме кольца…Яркое светящееся облако цвета пламени…Вращающаяся полоса темно-синего цвета…Бледно-голубые туманные полосы… Кирпично-красное сияние…Вращающееся световое колесо… Взрывающиеся огненные шары…Огненный поток…Светящиеся пятна…». Очевидно, что свечения внутри смерча связаны с турбулентными вихрями разной формы и размеров. Иногда светиться желтым светом весь смерч. Светящиеся колонны двух смерчей наблюдались 11 апреля 1965 в городе Толедо, штат Огайо. Американский ученый Г.Джонс в 1965 обнаружил импульсный генератор электромагнитных волн, видимый в смерче в виде светового круглого пятна голубого цвета. Генератор появляется за 30–90 минут до образования смерча и может служить прогностическим признаком.

Русский ученый Качурин Л.Г. исследовал в 70-х годах 20 в. основные характеристики радиоизлучения конвективных кучево-дождевых облаков, образующих грозы и торнадо. Исследования проводились на Кавказе с помощью самолетного радиолокатора в СВЧ диапазоне (0,1–300 мегагерц), сантиметровом, дециметровом и метровом диапазоне радиоволн. Было обнаружено, что СВЧ радиоизлучение возникает задолго до образования грозы. Предгрозовая, грозовая и послегрозовая стадии отличаются спектрами напряженности поля излучения, длительностью и частотой следования пакетов радиоволн. В сантиметровом диапазоне радиоволн, радар видит сигнал, отраженный от облаков и осадков. В метровом диапазоне отлично видны сигналы, отраженные от каналов сильных молний. В рекордно сильно грозе 2 июля 1976 в Аланской долине в Грузии наблюдалось до 135 молниевых разрядов в минуту. Увеличение масштабов грозовых разрядов происходило по мере уменьшения частоты их возникновения. В грозовом облаке постепенно образуются зоны с меньшей частотой разрядов, между которыми происходят наиболее крупные молнии. Л.Г.Качурин открыл явление «непрерывного разряда» в виде сплошной совокупности часто следующих импульсов (более 200 в минуту), амплитуда которых имеет практически неизменный уровень, в 4–5 раз меньший, чем амплитуды сигналов отраженных от молниевых разрядов. Это явление можно рассматривать как «генератора длинных искр», которые не развиваются в линейные молнии большого масштаба. Генератор имеет протяженность 4–6 км и медленно смещается, находясь в центре грозового облака – области максимальной грозовой деятельности. В результате этих исследований были выработаны методы оперативного определения стадий развития грозовых процессов и степени их опасности.

Сильные электромагнитные поля в торнадо-образующих облаках могут служить и для дистанционного отслеживания пути движения смерчей. М.А.Гохберг обнаружил вполне значимые электромагнитные возмущения в верхних слоях атмосферы (ионосфере), связанные с образованием и движением торнадо. С.А.Арсеньев исследовал величину магнитного трения в смерчах и высказал идею подавления торнадо методом запыления материнского облака специальными ферромагнитными опилками. В результате величина магнитного трения может стать очень большой и скорость ветра в торнадо должна уменьшиться. Способы борьбы с торнадо в настоящее время находятся в стадии изучения.

Источник

Смерч

Слово «смерч» происходит от древнерусского смьрчь, смърчь — «облако». [3]

Содержание

Описание

В Северном полушарии вращение воздуха в смерчах происходит, как правило, против часовой стрелки. Это может быть связано с направлениями взаимных перемещений масс воздуха по сторонам от атмосферного фронта, на котором формируется смерч. Известны и случаи обратного вращения. На соседних со смерчем участках происходит опускание воздуха, в результате чего вихрь замыкается. [5]

В месте контакта основания смерчевой воронки с поверхностью земли или воды может возникать каскад — облако или столб пыли, обломков и поднятых с земли предметов или водяных брызг. При формировании смерча наблюдатель видит, как навстречу опускающейся с неба воронке с земли поднимается каскад, который затем охватывает нижнюю часть воронки. Термин происходит от того, что обломки, поднявшись до некоторой незначительной высоты, не могут уже удерживаться потоком воздуха и падают на землю. Воронку, не касаясь с землёй, может окутывать футляр. Сливаясь, каскад, футляр и материнское облако создают иллюзию более широкой, чем есть на самом деле, смерчевой воронки.

Иногда вихрь, образовавшийся на море, называют смерчем, а на суше — торнадо. Атмосферные вихри, аналогичные смерчам, но образующиеся в Европе, называют тромбами. Но чаще все эти три понятия рассматриваются как синонимы. [6]

Причины образования

Причины образования смерчей полностью не изучены до сих пор. Можно указать лишь некоторые общие сведения, наиболее характерные для типичных смерчей.

Смерчи в своём развитии проходят три основных стадии. На начальной стадии из грозового облака появляется начальная воронка, висящая над землёй. Холодные слои воздуха, находящиеся непосредственно под облаком, устремляются вниз на смену тёплым, которые, в свою очередь поднимаются вверх (такая неустойчивая система образуется обычно при соединении двух атмосферных фронтов — тёплого и холодного). Потенциальная энергия этой системы переходит в кинетическую энергию вращательного движения воздуха. Скорость этого движения возрастает, и он приобретает свой классический вид. [7]

Вращательная скорость растёт с течением времени, при этом в центре торнадо воздух начинает интенсивно подниматься вверх. Так протекает вторая стадия существования смерча — стадия сформировавшегося вихря максимальной мощности. Смерч полностью оформляется и движется в различных направлениях.

Завершающая стадия — разрушение вихря. Мощность торнадо ослабевает, воронка сужается и отрывается от поверхности земли, постепенно обратно поднимаясь в материнское облако. [7]

Время существования каждой стадии различно и колеблется от нескольких минут до нескольких часов (в исключительных случаях). Скорость продвижения смерчей также различна, в среднем — 40 — 60 км/ч (в очень редких случаях может достигать 210 км/ч).

Места образования смерчей

Грозы бывают в большей части земного шара, за исключением регионов с субарктическим климатом и арктическим климатом, однако смерчи могут сопровождать только те грозы, которые находятся на стыке атмосферных фронтов.

Наибольшее количество смерчей фиксируется на североамериканском континенте, в особенности в центральных штатах США, меньше — в восточных штатах США. На юге, в штате Флорида у островов Флорида-Кис, смерчи появляются с моря почти каждый день, с мая до середины октября, за что этот район получил прозвище «край водяных смерчей». В 1969 году здесь было зафиксировано 395 подобных вихрей. [8]

Вторым регионом земного шара, где возникают условия для формирования смерчей, является Европа (кроме Пиренейского полуострова), и вся Европейская территория России, за исключением юга России, Карелии и Мурманской области, а также других северных областей.

Таким образом, смерчи в основном наблюдаются в умеренном поясе обоих полушарий, приблизительно с 60-й параллели по 45-ю параллель в Европе и 30-ю параллель в США.

Также смерчи фиксируются на востоке Аргентины, ЮАР, западе и востоке Австралии и ряда других регионов, где также могут быть условия столкновения атмосферных фронтов.

Классификация смерчей

Бичеподобные

Это наиболее распространённый тип смерчей. Воронка выглядит гладкой, тонкой, может быть весьма извилистой. Длина воронки значительно превосходит её радиус. Слабые смерчи и опускающиеся на воду смерчевые воронки, как правило, являются бичеподобными смерчами.

Расплывчатые

Выглядят как лохматые, вращающиеся, достигающие земли облака. Иногда диаметр такого смерча даже превосходит его высоту. Все воронки большого диаметра (более 0,5 км) являются расплывчатыми. Обычно это очень мощные вихри, часто составные. Наносят огромный ущерб ввиду больших размеров и очень высокой скорости ветра.

Составные

Огненные

Это обычные смерчи, порождаемые облаком, образованным в результате сильного пожара или извержения вулкана. Именно такие смерчи впервые были искусственно созданы человеком (опыты Дж. Дессена (Dessens, 1962) в Сахаре, которые продолжались в 1960—1962 гг.). «Впитывают» в себя языки пламени, которые вытягиваются к материнскому облаку, образуя огненный смерч. Может разносить пожар на десятки километров. Бывают бичеподобными. Не могут быть расплывчатыми (огонь не находится под давлением, как у бичеподобных смерчей.

Водные

Это смерчи, которые образовались над поверхностью океанов, морей, в редком случае озёр. Они «впитывают» в себя воду (почему? См. Выше) и образовывают водные смерчи. «Впитывают» в себя волны и воду, образовывая, в некоторых случаях, водовороты, которые вытягиваются к материнскому облаку, образуя водный смерч. Бывают бичеподобными. Не могут быть расплывчатыми (как огненные: вода не находится под давлением, как у бичеподобных смерчей).

Земляные

Эти смерчи очень редкие, образовываются во время разрушительных катоклизмов или оползней, иногда землетрясений выше 7 баллов по шкале Рихтера, очень высокие перепады давления, сильно разряжен воздух. Бичеподобный смерч, расположен «морковкой» толстой частью к земле, внутри плотной воронки, тонкая струйка земли внутри, «вторая оболочка» из земляной жижи (если оползень). В случае с землетрясениями поднимает камни, что очень опасно.

Шаровые

Снежные

Это снежные торнадо во время сильной метели.

Песчаные вихри

От рассмотренных смерчей надо отличать «смерчи» песчаные («пыльные дьяволы»), наблюдаемые в пустынях (Египет, Сахара); в отличие от предыдущих, последние называются иногда тепловыми вихрями. Сходные по внешнему своему виду с настоящими смерчами, песчаные вихри пустынь ни по размерам, ни по происхождению, ни по строению и действиям ничего общего с первыми не имеют. Возникая под влиянием местного накаливания песчаной поверхности солнечными лучами, песчаные вихри представляют собой настоящий циклон (барометрический минимум) в миниатюре. Уменьшение давления воздуха под влиянием нагревания, вызывающее приток воздуха с боков к нагретому месту, под влиянием вращения Земли, а ещё более — неполной симметрии такого восходящего потока, образует вращение, постепенно разрастающееся в воронку и иногда, при благоприятных условиях, принимающий довольно внушительные размеры. Увлекаемые вихревым движением, массы песка поднимаются восходящим движением в центре вихря на воздух, и таким образом создается песчаный столб, представляющий подобие смерча. В Египте наблюдались такие песчаные вихри до 500 и даже до 1000 метров высотой при диаметре до 2—3 метров. При ветре эти вихри могут перемещаться, увлекаемые общим движением воздуха. Продержавшись некоторое время (иногда — до 2 часов), такой вихрь постепенно ослабевает и рассыпается. [9]

Поражающие факторы

Меры предосторожности при смерче

Необходимо укрыться в наиболее прочном железобетонном строении со стальным каркасом, держась возле самой прочной стены, также — наилучший вариант укрытия — подземное убежище или пещера. Оставаться в автомобиле или в вагончике, учитывая большую подъёмную силу смерча, смертельно опасно, также опасно для жизни встретиться со стихией вне помещения. [11]

Если смерч застал человека на открытом пространстве, то нужно перемещаться с максимальной скоростью перпендикулярно видимому движению воронки. Или, при невозможности отступления, укрыться в углублениях на поверхности (овраги, ямы, траншеи, кюветы дорог, рвы, канавы) и плотно прижаться к земле лицом вниз, укрыв голову руками. Это поможет значительно снизить вероятность и тяжесть травм от несомых смерчем предметов и обломков. [10] [11]

Интересные факты из хроники смерчей

Текущие исследования

Метеорология является относительно молодой наукой и изучение смерчей начато не так давно. Несмотря на то, что явление исследуется уже около 140 лет и около 60 лет — достаточно подробно, есть ещё аспекты, связанные со смерчем, которые остаются загадкой [14] Учёные имеют достаточно хорошее представление о развитии гроз и мезоциклонов, [15] [16] и о метеорологических условиях, способствующих их образованию. Тем не менее, шаг от суперячеек (или других соответствующих атмосферных процессов) до рождения смерча и его прогнозирования, в отличие от мезоциклонов, ещё не сделан, и этот вопрос находится в центре внимания многих исследователей. [17]

Источник